что такое tcas в авиации
Система TCAS. Предупреждение столкновений самолетов в воздухе.
Здравствуйте, друзья!
Реконструкция столкновения United Airlines Flight 718 и Trans World Airlines Flight 2 над Гранд-Каньоном (США) в 1956 году. Тогда погибло 128 человек.
Проблема столкновения летательных аппаратов в воздухе имеет тот же возраст, что и сама авиация. Несмотря на кажущуюся безбрежность воздушного океана, самолетам всегда было тесно в воздухе. Особенно эта теснота стала заметна с началом бурного развития реактивной авиации, когда и гражданский воздушный флот стал развиваться ускоренными темпами.
Сейчас во многих районах мирового воздушного пространства царит просто настоящее столпотворение :-). Вполне понятно, что чем больше количество участников движения, тем вероятность их неприятной встречи в определенный, столь же неприятный момент времени возрастает.
Посмотрели? Особенно рекомендую взглянуть на Центральную Европу, Германию, район Парижа и Лондона (днем и в вечернее время по среднеевропейскому). И это только те воздушные суда, которые имеют специальное оборудование, позволяющее отслеживать их местоположение.
Проблема столкновений летательных аппаратов в воздухе стала ощутимой еще в 50-х годах. Когда стали происходить летные происшествия с массовой гибелью людей, ICAO (Международная организация гражданской авиации) вплотную занялась этим вопросом. Была разработана концепция, а затем международные стандарты Бортовой системы предупреждения столкновений ( Аirborne collision avoidance system (ACAS) ).
Эта система (в последних ее вариантах и модификациях) обозревает воздушное пространство вокруг самолета, обнаруживает другие воздушные суда, анализирует полученную информацию, выдает ее экипажу, а в случае возникновения опасности столкновения, предупреждает об этом пилотов и выдает необходимые рекомендации к немедленному действию.
В комплект оборудования TCAS входят: компьютерный блок, который просчитывает варианты развития событий и определяет выдаваемые команды, две приемопередающие антенны, устанавливаемые сверху и снизу фюзеляжа (одна из них направленная (сверху), другая всенаправленная ), отдельные антенны для S- транспондеров (о них далее) и дисплей-индикатор в кабине.
Этот дисплей –индикатор выдает информацию о перемещении близколетящих самолетов, а также визуальные команды для предотвращения столкновений ( RA ).
Есть несколько видов индикатора и вариантов его установки. Часто он совмещается с имеющимися дисплеями (например бортового локатора, указателя вертикальной скорости) либо устанавливается отдельно, если кабина была ранее оснащена механическими стрелочными указателями.
Пример совмещенного дисплея TCAS.
Пример дисплея TCAS (монохромный, дополнительный несовмещенный)
Пример совмещенного с локатором дисплея TCAS.
Дисплей системы TCAS II по сути дела совмещает в себе три прибора: указатель вертикальной скорости, прибор обзора воздушной обстановки (метки отслеживаемых самолетов) и командный прибор, выдающий рекомендательные команды к действию.
На всех самолетах гражданской авиации устанавливаются такие приемоответчики. С их помощью диспетчер идентифицирует воздушное судно и имеет возможность следить за его передвижением.
В зависимости от своих конструктивных возможностей и условий использования транспондеры могут работать в различных режимах, и в соответствии с режимом в сигнале, который они выдают, может содержаться различная информация.
В Европе транспондеры, работающие в режиме S бывают двух видов: ELS (Elementary Surveillance) и EHS (Enhanced Surveillance). Различаются по объему выдаваемой информации. EHS гораздо более информативен.
Таким образом транспондер — это как бы «окно в мир» для системы TCAS :-). Однако это окно должно быть соответствующим образом открыто. То есть для того, чтобы TCAS могла правильно оценить обстановку и выработать нужные рекомендации, она должна получить достаточно информации о приближающихся воздушных судах. А это означает, что на них должны быть установлены транспондеры как минимум с режимом работы С (лучше конечно S :-)). Причем запросы в режиме А TCAS не осуществляет и поэтому самолеты, который оборудованы транспондерами только с режимом А она не видит.
Получаемые данные отправляются в вычислительный блок (компьютер), который, объединяя сведения обо всех воздушных судах, вычисляет степень опасности каждого контролируемого самолета по отношению к борту, на котором установлена система TCAS. Формируется как бы виртуальная объемная карта защищаемого пространства вокруг нашего самолета.
Посторонний летательный аппарат, который входит в защищаемую зону, называют самолетом-нарушителем ( на английском intruder ) или конфликтующим самолетом.
Защищаемые зоны по расстоянию, высоте и времени. Время в секундах, расстояние в морских милях.
ТКАС может обнаруживать воздушные суда на расстояниях до 40 миль.
Система TCAS II в отличие от TCAS I выдает не только пассивную информацию о воздушной обстановке, но и прямые рекомендации по устранению возникшей конфликтной ситуации. Система одновременно может отслеживать до 30 воздушных судов и для трех одновременно выдавать команды по разрешению конфликтной ситуации.
Информация от системы TCAS II выдается визуально на индикатор-дисплей в кабине экипажа, а также в звуковом варианте через динамик и наушники СПУ (самолетное переговорное устройство).
Если компьютер системы, анализируя обстановку, обнаруживает возможность возникновения опасного сближения или столкновения, то он, в соответствии со своей программой, определяет необходимый маневр для того, чтобы обеспечить безопасное вертикальное эшелонирование самолетов. Говоря простым языком, чтобы обеспечить их безопасное расхождение по высоте.
Причем при выборе маневра возможен учет характеристик самолетов (их скороподъемности, в частности) и близость их к земле.
Время достижения точки СРА.
Сразу скажу, что система TCAS II определяет действия самолета по предотвращению столкновения только в вертикальной плоскости.
Пример меток, отображаемых на дисплее.
Визуально команды ТА и RA отображаются на индикаторе следующим образом. Отметка самолета–нарушителя, находящегося в зоне ТА, – это желтый кружок, в зоне RA – красный квадрат. Так называемые близкорасположенные самолеты (не нарушители :-)), находящиеся на расстоянии до 6 миль и на высотах до 1200 футов (около 360 м) имеют отметку в виде голубого ромба. А на высотах и расстояниях больше указанных – в виде пустого голубого или белого ромба.
Также при выдаче команды RA на указателе вертикальной скорости секторы шкалы окрашиваются в разные цвета. Красный цвет означает, что в этой зоне находиться нельзя, иначе неминуемо произойдет столкновение. Зеленый цвет обозначает рекомендуемые значения вертикальной скорости для гарантированного предотвращения столкновения.
Индикация и символы на дисплее TCAS (указатель вертикальной скорости VSI). Изображение для удобства можно увеличить.
Корректирующие команды RA (Для более удобного чтения увеличьте изображение). Составил В.Н.Комиссаров.
Вторые выдают рекомендации пилоту по выдерживанию, либо же неиспользованию определенных вертикальных скоростей.
Предупредительные команды RA плюс две команды вертикального реверсирования (Для более удобного чтения увеличьте изображение). Составил В.Н.Комиссаров.
В случае получения пилотом команд RA, его действия должны быть следующими :
-Приступить к выполнению команды не позднее 5 сек с момента ее получения. Если это усиливающая команда (типа Increase climb, Increase descent ) или же выдана команда для изменения направления маневра на противоположный ( Climb, Climb Now, Descent, Descent Now ), то выполнение должно начаться не позднее 2,5 сек.
— Выполнять команду RA даже если она противоречит указаниям диспетчера. Он может быть неинформирован о срабатывании TCAS.
— Не выполнять действий, противоположных указанным в RA.
-Стараться при выполнении команд RA свести к минимуму изменение траектории полета, заданной диспетчером, а после выполнения команд немедленно ее восстановить.
-По возможности быстрее уведомить службу УВД (диспетчера) о своих действиях. Для этого ICAO ввела специальную форму доклада летчика: « TCAS RA (тикас арэй)». Диспетчер при этом подтверждает получение уведомления ответом: « RODGER ».
-В случае, если в момент получения RA поступила какая-либо команда от диспетчера, то пилот докладывает о невозможности ее выполнения в следующей форме: « UNABLE TCAS RA»
-После восстановления исходных условий полета пилот должен доложить об этом диспетчеру службы УВД: « CLEAR OF CONFLICT ».
Пример визуальных корректирующих команд RA.
Пример предупредительных команд RA.
Три коротких видео иллюстрируют выдачу некоторых команд ТА, RA и ТА/ RA с изменением цвета метки на индикаторе:
Он сократился с 600 м до 300 м и у версии TCAS 2-6.0.4 появились потенциальные проблемы, связанные с тем, что при пролете самолетов относительно друг друга с минимальным интервалом эшелонирования может возникать большое количество нежелательных, длительно действующих и не несущих корректной информации команд, как ТА, так и RА. Это занимает внимание экипажа и затрудняет пилотирование.
Версия 7.0 от этого избавлена и выдает в аналогичной ситуации в 40-50 раз меньше команд ТА и в половину меньше команд RА. Эта версия на данный момент полностью соответствует стандартам ACAS.
Однако существует и следующая версия — 7.1. В ней устранены некоторые существенные недочеты предыдущей версии 7.0. Изменена так называемая логика реверсирования команд. Актуальность этого изменения стала совершенно очевидна после известной катастрофы над Боденским озером 1 июля 2002 года, когда столкнулись ТУ-154М («Башкирские Авиалинии») и Boeing-757 (DHL).
Самолет ТУ-154М «Башкирских авиалиний». Подобный ему столкнулся 1 июля 2002 года с Boeing-757 DHL.
Boeing-757-200 DHL-Cargo. Такой же столкнулся с нашим ТУ-154М в катастрофе над Боденским озером 1 июля 2002 года.
Тогда командир ТУ-154М произвел действия, противоположные указаниям TCAS (выполняя команды диспетчера). Система на это никак не среагировала, потому что это была версия 7.0. Скажу немного подробнее о взаимодействии систем TCAS между собой.
Если на обоих конфликтующих самолетах установлены комплекты TCAS, то они взаимодействуют между собой и определяемые маневры самолетам для исключения столкновения всегда имеют противоположные направления. Отрицательный исход возможен в случае, если одно из воздушных судов не выполняет команду или меняет ее направление на противоположное. Таково было положение для версии 7.0.
Пример возможности реверсирования команд RA в версии TCAS 7.1.
В версии 7.1 если система обнаруживает, что другой самолет не выполняет полученную команду, она тут же выдает указание своему самолету изменить направление маневра на противоположное. Причем одновременное принятие одинакового решения комплектами TCAS обоих самолетов невозможно. Это специально предусмотрено логикой вычислительной системы.
Еще одно изменение для версии 7.1 касается уточнения команды “ Adjust vertical speed, adjust ” (AVSA), что значит « Отрегулируй вертикальную скорость ». Она была довольно расплывчатой и часто не способствовала разрешению конфликта, а даже могла его усугубить. Ее заменили на более четкую и определенную “ Level off” («Выводи в горизонт» ) Это хорошо иллюстрируется рисунками.
Примеры неудобства команды “Adjust vertical speed, adjust” в версии 7.0 и ликвидации этого в версии 7.1.
FAA (Федеральное управление гражданской авиации – США) и EASA (Европейское агенство по безопасности полетов – Европа) планируют осуществить полный переход на версию 7.1 в 2014 году.
Пульт управления TCAS фирмы Rockwell Collins.
Пульт управления TCAS фирмы Honeywell.
Для систем различных производителей могут быть добавлены дополнительные режимы. Важно одно. РежимТА/RA должен быть включен с момента выруливания на исполнительный старт и до сруливания с ВПП после посадки. В таком случае будет обеспечена правильная работа TCAS в течение всего полета.
Это новая технология системы передачи данных. Она сейчас активно внедряется в США, Европе и Австралии. В России тоже поставлена задача по ее развертыванию в те же сроки, то есть 2015-2020 годы.
Суть этой системы заключается в том, что каждое воздушное судно (оборудованное системой ADS-B) ежесекундно самостоятельно, не дожидаясь запросов выдает по радиоканалу специфическую информацию о себе, в которую кроме указания своего местоположения (определяется с использованием системы GPS) входит высота, скорость, курс, направление движения по высоте (подъем, снижение), бортовой номер самолета и др.
Приемники этой системы, которые очень просты и малогабаритны могут быть установлены где угодно: у диспетчера, на борту воздушного судна и даже у вас дома :-). Они позволяют отображать на экране движение воздушных судов (причем как в воздухе, так и на земле).
Воздушные суда и наземные станции могут принимать эту информацию примерно в радиусе 150 миль (то есть значительно дальше, чем при радарном методе). Наземные станции комбинируют полученную информацию со сведениями полученными от не ADS-B-устройств (наземных радаров) и снова ее ретранслируют для всех воздушных судов в радиусе своего обслуживания.
По этому же каналу экипаж получает информацию о погоде, о зонах полетов, о наземной обстановке, то есть ту же информацию, что и диспетчер и к тому же минуя его.
Все это позволяет с гораздо большими возможностями и гарантированными результатами преодолевать различные конфликтные ситуации и предупреждать столкновения в воздухе.
Кроме того оборудование ADS-B значительно легче, проще и дешевле, нежели традиционное, а информация общедоступна и бесплатна.
Прогнозируется, что следующие поколения систем предупреждения столкновения в воздухе однозначно будут использовать технологию передачи данных ADS-B и поэтому станут значительно эффективнее.
Примерную картинку, которую можно видеть на экране при использовании системы ADS-B я уже вам показал в начале статьи (то есть здесь).
А пока TCAS II остается самой распространенной системой и останется таковой в ближайшем обозримом будущем. Согласно правилам ICAO она должна быть установлена на все воздушные суда с газотурбинными двигателями массой более 5700 кг и сертифицированных для перевозки более 19 пассажиров.
С целью исправления конфликтной ситуации система выдает команды для эволюций только в вертикальной плоскости. Маневры в горизонтальной плоскости пока остаются для нее невозможными.
Запреты при взлете :
► Сообщение TRAFFIC TRAFFIC Запреты при снижении:
► Команды RA на быстрое снижение Система предупреждения о сваливании (АУАСП), Система предупреждения о сдвиге ветра и Система сигнализации о близости земли (СРПБЗ/EGPWS) имеют приоритет над TCAS. В случае срабатывания этих систем выдача ее команд блокируется.
Диспетчер системы УВД при нынешнем положении дел практически никогда не знает о срабатывании системы TCAS. Обычно он узнает об этом от экипажа, когда действие уже совершилось.
Система при выдаче рекомендаций никогда не учитывает степень исправности летательного аппарата. Например при отказе двигателя, когда характер пилотирования меняется. Не всегда бывают учтены и особенности ЛТХ данного аппарата.
Однако на мой взгляд все же главным недостатком системы TCAS (это, впрочем, относится ко всей авиационной технике и я говорил об этом в статье о безопасности полетов :-)) является то, что конечные действия остаются всегда за человеком. Ему выдаются только рекомендации, хоть и довольно настойчивые :-). А уж как он поступит зависит от него самого. Человеческий фактор всегда маячит где-то на горизонте :-).
Но дело все же сдвинулось в этом плане с мертвой точки. На А-380 впервые появилась система TCAS, способная воздействовать на управление самолета автоматически. На других аирбасах, имеющих электродистанционную систему управления сейчас в таком направлении ведутся плановые доработки.
Что ж, все что ни делается, делается к лучшему.
Все, заканчиваю. Спасибо, что дочитали эту статью до конца. Она получилась суховатой и длинноватой, но такой материал иначе, пожалуй не изложишь :-). Надеюсь вам все же было интересно. Если возникают вопросы, комментируйте, все обсудим, расскажу все, что знаю :-).
В современных самолетах со стеклянной кабиной дисплей TCAS может быть интегрирован в навигационный дисплей (ND) или электронный индикатор горизонтальной ситуации (EHSI).
В старых самолетах со стеклянной кабиной и самолетах с механическими приборами такой интегрированный дисплей TCAS может заменить механический IVSI (который показывает скорость, с которой самолет спускается или набирает высоту).
СОДЕРЖАНИЕ
Стимул для системы и истории
Однако только в середине 1970-х годов исследования были сосредоточены на использовании сигналов от бортовых транспондеров ATCRBS в качестве кооперативного элемента системы предотвращения столкновений. Такой технический подход обеспечивает возможность предотвращения столкновений в кабине экипажа, которая не зависит от наземной системы. В 1981 году FAA объявило о решении внедрить концепцию предотвращения столкновений самолетов под названием Система предупреждения о дорожном движении и предотвращения столкновений (TCAS). Эта концепция основана на усилиях ведомств и отрасли по развитию в области систем предотвращения столкновений на основе радиомаяков и методов связи с дискретной адресацией «воздух-воздух» с использованием форматов сообщений бортового ретранслятора режима S.
Более поздние версии TCAS II, произведенные Bendix / King Air Transport Avionics Division, были установлены и одобрены на самолетах United Airlines в начале 1988 года. Подобные блоки производства Honeywell были установлены и одобрены на самолетах Northwest Airlines в конце 1988 года. Эта ограниченная программа установки использовала TCAS II. единиц, утвержденных для работы в качестве постоянной системы как в визуальных, так и в приборных метеорологических условиях (IMC) на трех различных типах самолетов. Программы оперативной оценки продолжались до 1988 года для подтверждения эксплуатационной пригодности систем.
Инциденты
Обзор
Описание системы
TCAS включает связь между всеми воздушными судами, оснащенными соответствующим транспондером (при условии, что транспондер включен и настроен должным образом). Каждый самолет TCAS оборудованных опрашивает все другие самолеты в определенном диапазоне об их положении (через 1030 МГц радио частоты ), а весь другой летательные аппараты ответ на другие опросы (через 1090 МГц). Этот цикл опроса и ответа может происходить несколько раз в секунду.
TCAS и его варианты могут взаимодействовать только с воздушными судами, которые имеют правильно работающий транспондер в режиме C или S. Уникальный 24-битный идентификатор присваивается каждому воздушному судну, имеющему транспондер режима S.
Следующим шагом после выявления потенциальных столкновений является автоматическое согласование маневра взаимного уклонения (в настоящее время маневры ограничиваются изменением высоты и изменением скорости набора высоты / снижения) между двумя (или более) конфликтующими воздушными судами. Эти маневры уклонения передаются летному экипажу с помощью дисплея в кабине и синтезированных голосовых инструкций.
Защищенный объем воздушного пространства окружает каждый самолет с системой TCAS. Размер защищаемого объема зависит от высоты, скорости и курса самолета, участвующего в столкновении. На рисунке ниже показан пример типичного объема защиты TCAS.
Системные компоненты
Установка TCAS состоит из следующих компонентов:
Операция
В следующем разделе описывается работа TCAS на основе TCAS II, поскольку эта версия была принята в качестве международного стандарта (ACAS II) ИКАО и авиационными властями во всем мире.
Режимы работы
TCAS II в настоящее время может работать в следующих режимах:
Ожидать Питание подается на процессор TCAS и транспондер режима S, но TCAS не выдает никаких запросов, и транспондер будет отвечать только на дискретные запросы. Транспондер Приемоответчик режима S полностью готов к работе и будет отвечать на все соответствующие наземные запросы и запросы TCAS. TCAS остается в режиме ожидания. Только сообщения о дорожном движении Транспондер режима S полностью готов к работе. TCAS будет работать в обычном режиме, будет выдавать соответствующие запросы и выполнять все функции слежения. Однако TCAS будет выдавать только сообщения о трафике (TA), а рекомендации по разрешению (RA) будут запрещены. Автоматически (рекомендации по трафику / разрешению) Транспондер режима S полностью готов к работе. TCAS будет работать в обычном режиме, будет выдавать соответствующие запросы и выполнять все функции слежения. TCAS будет выпускать информационные сообщения о движении (TA) и рекомендации по разрешению проблем (RA), когда это необходимо.
TCAS работает скоординированно, поэтому, когда RA выдается конфликтующему воздушному судну, требуемое действие (например, набор высоты. Набор высоты ) должно быть немедленно выполнено одним из самолетов, в то время как другой получает аналогичное RA в противоположном направлении. направление (например, Descend. Descend. ).
Оповещения
TCAS II выдает следующие типы звуковых оповещений:
Когда выдается TA, пилоты получают команду начать визуальный поиск трафика, вызывающего TA. Если трафик фиксируется визуально, пилоты получают инструкции поддерживать визуальное отделение от трафика. В программах обучения также указано, что нельзя выполнять горизонтальные маневры, основываясь исключительно на информации, отображаемой на дисплее дорожного движения. Допускаются незначительные корректировки вертикальной скорости во время набора высоты или снижения или незначительные корректировки воздушной скорости с соблюдением разрешений УВД.
Ожидается, что после выдачи RA пилоты немедленно ответят на RA, если это не поставит под угрозу безопасное выполнение полета. Это означает, что воздушным судам иногда приходится маневрировать вопреки инструкциям УВД или игнорировать инструкции УВД. В этих случаях диспетчер больше не несет ответственности за эшелонирование воздушных судов, участвующих в RA, до тех пор, пока конфликт не будет прекращен.
С другой стороны, УВД потенциально может помешать реакции пилота на RA. Если конфликтующая инструкция УВД совпадает с RA, пилот может предположить, что УВД полностью осведомлен о ситуации и обеспечивает лучшее разрешение. Но на самом деле диспетчер УВД не осведомлен о RA до тех пор, пока пилот не сообщает RA. После того, как пилот сообщает RA, диспетчер УВД не должен пытаться изменить траекторию полета воздушного судна, участвовавшего в столкновении. Следовательно, ожидается, что пилот «будет следовать RA», но на практике это не всегда происходит.
Некоторые страны внедрили «нисходящую линию связи RA», которая предоставляет авиадиспетчерам информацию о RA, размещенных в кабине экипажа. В настоящее время нет никаких положений ИКАО, касающихся использования нисходящей линии связи RA авиадиспетчерами.
Во время обучения пилотов особое внимание уделяется следующим моментам:
Типы трафика и рекомендации по разрешению
Взаимодействие пилота и экипажа во время события TCAS
Аспекты безопасности
Исследования безопасности TCAS показывают, что эта система повышает безопасность в воздушном пространстве в 3–5 раз.
Одна потенциальная проблема с TCAS II заключается в возможности того, что рекомендуемый маневр уклонения может заставить летный экипаж снизиться в направлении местности ниже безопасной высоты. Недавние требования по включению близости земли уменьшают этот риск. Предупреждения о приближении к земле имеют приоритет в кабине над предупреждениями TCAS.
Связь с системой оповещения о дорожном движении (TAS)
Технология TCAS оказалась слишком дорогой для самолетов малого бизнеса и авиации общего назначения. Производители и органы власти признали потребность в жизнеспособной альтернативе TCAS, поэтому была разработана система Traffic Advisory System. TAS на самом деле является упрощенной версией TCAS I. Структура системы, компоненты, работа, отображение трафика и логика TA идентичны, но минимальные стандарты эксплуатационных характеристик (MOPS) TAS допускают некоторое упрощение по сравнению с TCAS I:
Следующие документы содержат все различия между TCAS I и TAS:
Несмотря на все это, большинство производителей не используют вышеупомянутые возможности для создания упрощенных устройств. Вследствие рыночной конкуренции многие устройства TAS работают так же, как и TCAS I, с ограничением помех, с использованием символов TCAS I и т. Д., И могут даже иметь лучшие характеристики наблюдения (в диапазоне и отслеживаемых самолетов) и технические характеристики, чем TCAS I.
Оборудование TCAS, которое способно обрабатывать сообщения ADS – B, может использовать эту информацию для улучшения характеристик TCAS, используя методы, известные как «гибридное наблюдение». В настоящее время гибридное наблюдение использует прием сообщений ADS – B от воздушного судна для уменьшения скорости, с которой оборудование TCAS опрашивает это воздушное судно. Такое сокращение количества запросов сокращает использование радиоканала 1030/1090 МГц и со временем продлит срок полезного использования технологии TCAS. Сообщения ADS – B также позволят использовать недорогие (для самолетов) технологии для обеспечения движения в кабине самолета в режиме реального времени. В настоящее время восходящие каналы связи на основе UAT предоставляются на Аляске и в регионах восточного побережья США.
Гибридное наблюдение не использует полетную информацию ADS – B в алгоритмах обнаружения конфликтов TCAS; ADS – B используется только для идентификации воздушных судов, которые можно безопасно опрашивать с более низкой частотой.
В будущем возможности прогнозирования могут быть улучшены за счет использования информации вектора состояния, представленной в сообщениях ADS – B. Кроме того, поскольку сообщения ADS – B могут приниматься на большем расстоянии, чем обычно работает TCAS, воздушное судно может быть обнаружено ранее с помощью алгоритмов слежения TCAS.
Идентификационная информация, содержащаяся в сообщениях ADS – B, может использоваться для маркировки других воздушных судов на дисплее в кабине (если таковой имеется), создавая картину, подобную той, что увидит авиадиспетчер, и улучшая ситуационную осведомленность.
Недостатки TCAS и ADS – B
Версии
Пассивный
Системы предотвращения столкновений, которые полагаются на ответы приемоответчика, инициированные наземными и бортовыми системами, считаются пассивными. Наземные и бортовые запросчики запрашивают у ближайших транспондеров информацию о высоте в режиме C, которая может отслеживаться сторонними системами для получения информации о дорожном движении. Пассивные системы отображают движение, подобное TCAS, однако обычно имеют дальность действия менее 7 морских миль (13 км).
TCAS I
TCAS II
Исследования, проведенные для Евроконтроля с использованием недавно зарегистрированных эксплуатационных данных, показывают, что в настоящее время вероятность столкновения в воздухе на каждый час полета в европейском воздушном пространстве составляет 2,7 x 10 −8, что соответствует одному случаю каждые 3 года. Когда будет реализована версия 7.1 TCAS II, эта вероятность уменьшится в 4 раза.
Хотя БСПС III упоминается как будущая система в Приложении 10 ИКАО, БСПС III вряд ли будет реализована из-за трудностей с горизонтальным отслеживанием существующих систем наблюдения. В настоящее время проводятся исследования по разработке будущей системы предотвращения столкновений (под рабочим названием ACAS X).
TCAS III
TCAS III пытается использовать направленную антенну TCAS для назначения пеленга другому воздушному судну и, таким образом, иметь возможность генерировать горизонтальный маневр (например, поворот налево или направо). Однако отрасль сочла это невозможным из-за ограничений в точности направленных антенн TCAS. Направленные антенны были признаны недостаточно точными для получения точного положения в горизонтальной плоскости и, следовательно, точного горизонтального разрешения. К 1995 году годы испытаний и анализа определили, что эта концепция не работает с использованием доступной технологии наблюдения (из-за неадекватности информации о горизонтальном положении) и что горизонтальные RA вряд ли будут задействованы в большинстве геометрий встреч. Следовательно, все работы над TCAS III были приостановлены, и планов по его внедрению нет. Позже эта концепция получила развитие и была заменена на TCAS IV.
TCAS IV
TCAS IV использует дополнительную информацию, закодированную воздушным судном-целью в ответе приемоответчика режима S (т. Е. Цель кодирует свое собственное положение в сигнал приемоответчика), чтобы генерировать горизонтальное разрешение для RA. Кроме того, на целевом самолете необходим надежный источник местоположения (например, инерциальная навигационная система или GPS ) для его кодирования.
TCAS IV заменил концепцию TCAS III к середине 1990-х годов. Одним из результатов опыта TCAS III стало то, что направленная антенна, используемая процессором TCAS для назначения пеленга принятому ответу транспондера, не является достаточно точной для создания точного горизонтального положения и, следовательно, безопасного горизонтального разрешения. TCAS IV использует дополнительную информацию о местоположении, закодированную в канале передачи данных воздух-воздух, для генерации информации о пеленге, поэтому точность направленной антенны не будет иметь значения.
Текущая реализация
Эту аварию можно было бы предотвратить, если бы TCAS смогла отменить исходную RA для одного из самолетов, когда он обнаружил, что экипаж другого не следует исходному RA TCAS, а вместо этого противоречит инструкциям УВД. Это одна из функций, которая позже будет реализована в версии 7.1 TCAS II.
Первоначально планировалось, что внедрение TCAS II версии 7.1 начнется в период с 2009 по 2011 год с модернизации и дальнейшей переоборудования всех самолетов, оборудованных TCAS II, с целью, чтобы к 2014 году версия 7.0 была полностью прекращена и заменена версией 7.1. FAA и EASA уже опубликовали TCAS II Version 7.1 Технического стандарт Order (TSO-C119c и ETSO-C119c, соответственно) эффективный с 2009 года, на основе RTCA DO-185B и EuroCAE стандартов ED-143. 25 сентября 2009 г. FAA выпустило консультативный циркуляр AC 20-151A, содержащий указания по получению утверждения летной годности для систем TCAS II, включая новую версию 7.1. 5 октября 2009 года Ассоциация европейских авиалиний (AEA) опубликовала документ с изложением позиции, в котором говорится о необходимости обязательного применения TCAS II версии 7.1 на всех воздушных судах в приоритетном порядке. 25 марта 2010 года Европейское агентство по безопасности полетов (EASA) опубликовало Уведомление о предлагаемой поправке (NPA) № 2010-03, касающейся внедрения программного обеспечения ACAS II версии 7.1. 14 сентября 2010 г. EASA опубликовало Документ-ответ на комментарий (CRD) к вышеупомянутому NPA. Отдельно было внесено предложение о внесении поправок в стандарт ИКАО, чтобы требовать TCAS II версии 7.1 для соответствия SARPS ACAS II.
ИКАО распространила поправку к официальному соглашению между государствами-членами, в которой рекомендуется принять изменение 7.1 TCAS II до 1 января 2014 года для прямой установки и 1 января 2017 года для модернизации. Следуя отзывам и комментариям эксплуатантов авиакомпаний, EASA предложило следующие сроки действия мандата TCAS II версии 7.1 в европейском воздушном пространстве: передовая подготовка (для новых самолетов) 1 марта 2012 г., модернизация (для существующих самолетов) 1 декабря 2015 г. Эти даты являются предлагаемые даты, которые подлежат дальнейшему регулированию и не являются окончательными до публикации Правил реализации.
Среди производителей систем к февралю 2010 года ACSS сертифицировала изменение 7.1 для своих систем TCAS 2000 и Legacy TCAS II и в настоящее время предлагает обновление до версии 7.1 для своих клиентов. К июню 2010 г. компания Honeywell опубликовала официальный документ с предлагаемыми решениями для TCAS II версии 7.1. Rockwell Collins в настоящее время объявляет, что их системы, совместимые с TCAS-94, TCAS-4000 и TSS-4100 TCAS II, имеют возможность обновления программного обеспечения до Change 7.1, если таковая имеется.
Текущие ограничения
Хотя преимущества для безопасности текущих реализаций TCAS очевидны, полный технический и эксплуатационный потенциал TCAS не используется в полной мере из-за ограничений в текущих реализациях (большинство из которых необходимо будет устранить, чтобы еще больше облегчить проектирование и реализацию Бесплатный полет ) и NextGen :
Чтобы преодолеть некоторые из этих ограничений, FAA разрабатывает новую логику предотвращения столкновений, основанную на динамическом программировании.
В ответ на серию столкновений в воздухе с участием коммерческих авиалайнеров Лаборатория Линкольна получила указание Федерального управления гражданской авиации в 1970-х годах принять участие в разработке бортовой системы предотвращения столкновений. В своем нынешнем воплощении система предупреждения о дорожном движении и предотвращения столкновений применяется во всем мире на всех крупных воздушных судах и значительно повысила безопасность авиаперелетов, но значительные изменения в воздушном пространстве, запланированные в ближайшие годы, потребуют существенной модификации системы.
БСПС X
Набор новых систем под названием ACAS X будет использовать эту новую логику:
Первое отраслевое совещание, запланированное FAA, было проведено в октябре 2011 года в Вашингтоне, округ Колумбия, чтобы проинформировать производителей авионики о планах развития «ACAS X», включая летные демонстрации, запланированные на 2013 финансовый год. FAA заявляет, что его работа «будет фундаментальной для разработки. минимальных стандартов эксплуатационных характеристик »для ACAS X разработчиком стандартов RTCA.
Предполагается, что в случае дальнейшего развития и сертификации ACAS X БСПС X не будет коммерчески доступной до середины 2020-х годов. И, как говорят, на данном этапе неясно, будет ли ACAS X обеспечивать какое-либо разрешение по горизонтали.